關於CFM56-5B發動機VBV潤滑與柔性軸更換工作的淺(qiǎn)談

2019-09-20

代顯榮
(西藏航空機務)
  CFM56-5B在平時航線和定檢工(gōng)作經常會涉及(jí)到VBV活門的(de)相關工作,包括潤滑,更換和檢查等,在此對涉及VBV相關工作做一個簡單的探(tàn)討和總結,本文從VBV功能入手,簡單總結一下平時VBV涉及潤滑與柔性軸更換的工作,Z後還分析一些VBV常(cháng)見(jiàn)故障(zhàng)及處理方法。作為對自己工作的一個提高,同時也作為與同行的一個交流和相互學習的一個機會。
  1、VBV的功能作用
  CFM56-5B屬於雙轉(zhuǎn)子渦輪風扇發動機,在發動機運轉時,連接高壓轉(zhuǎn)子的高(gāo)壓壓氣機(HPC)與連接低壓轉子的低壓壓氣(qì)機(LPC)之間常常會產生不(bú)匹配,因此設計了可調放氣活門係統(VBV)。
  VBV係統在發動機運轉中(zhōng)起著(zhe)至關重要的作用,在發動機恒速運轉和加速運轉過程中,它(tā)直接受可調壓氣靜子葉片(VSV)的角形調節(jiē)點控製:低轉速時,低壓壓氣(qì)機提(tí)供的壓縮氣(qì)流大大超過核心機所(suǒ)需利用的氣流,這時VBV活門打(dǎ)開,將多餘的壓縮空氣放出核心機;高速運轉時,VBV活門關閉,這樣低壓壓氣機的壓(yā)縮空氣充分進入核(hé)心機,以滿足發動機的運轉功率需要。當發動機減(jiǎn)推力飛行時,VBV活門打開,快(kuài)速減推力時,VBV活門全開,將(jiāng)低壓壓氣機(LPC)的壓縮空氣排出核(hé)心機,這時VBV起著增加(jiā)低壓壓氣機LPC內的(de)空氣流動和改善LPC和HPC之間的(de)匹配作(zuò)用。
  2、VBV的組成
  VBV作動係統(如圖1)中包括:一個(gè)燃油驅動馬(mǎ)達裝置位於9點鍾位裏,一個主VBV活門以(yǐ)及11個隨動(dòng)門,這12個(gè)VBV活門均勻分布(bù)在LPC上,在燃油驅動馬達與主活門之間裝(zhuāng)有(yǒu)機械止動裝置,一根主柔性軸穿過機械止動裝置連(lián)接驅(qū)動馬達和主(zhǔ)VBV活門,在12個VBV活門之間通過11根(gēn)柔性軸連接,一個VBV位置傳感器(RVDT)安裝(zhuāng)在(zài)機械止(zhǐ)動裝置上,在RVDT與(yǔ)主VBV活門之間連有一根力反饋杆。VBV由ECU控製(zhì)、通過(guò)HMU供給(gěi)高壓燃油驅動馬達作動。燃油(yóu)驅動馬達轉動(dòng)通過主柔性(xìng)軸驅動主VBV活門,主VBV活門再通過柔性(xìng)軸(zhóu)驅(qū)動其他的VBV活門。活門活(huó)動的極限位(wèi)置由止動機構(gòu)決定(dìng)。

圖1 VBV係統結構

  3、VBV潤滑(huá)及檢查
  為了能保證VBV活門(mén)能平穩順暢工作,需要定期對VBV係統進行注油潤(rùn)滑。參考AMM75-31-00-640-801-A進行VBV潤滑。⑴先拆下3點半鍾位置的風扇氣路麵板,使用專用扳手(856A2501G01)將12個VBV活門搖到完全關閉位,然後在順次拆下剩餘(yú)風扇氣路蓋板並(bìng)做好標記;(2)找出每個VBV作(zuò)動筒的注油口,用幹淨(jìng)毛巾(jīn)蘸(zhàn)上(shàng)異(yì)丙醇(CP1041)進行清潔,每個VBV作動筒隻有一個(gè)注油口,在其(qí)銘牌附近(如圖(tú)2);(3)使用裝有Mobil28潤滑脂的注(zhù)油槍,注油頭對準每(měi)個VBV注(zhù)油點兩人完成注油,一個人保持注油嘴位置(zhì),一個人打泵,加注大約0.1oz(2.83g)到0.17oz(4.82g)潤脂,看到注油頭有紅(hóng)油冒出說(shuō)明已經注滿,用毛巾將多餘的油擦幹淨;(4)使(shǐ)用專用扳手(856A2501G01)向(xiàng)兩個方向轉(zhuǎn)動(從全開(kāi)位到全(quán)關位),轉動過(guò)程(chéng)中注意觀察每個活門都(dōu)要跟著轉,沒有卡阻很輕鬆轉動,重複(fù)轉動至(zhì)少3次,以確(què)保潤滑脂進入到每個作動筒,Z後確定12個VBV活(huó)門在全關位,Z後恢複風扇氣路(lù)蓋板,打上(shàng)力矩。

圖2 VBV注油口位置(zhì)


  在打開風扇蓋板後需對整個VBV活門區域包(bāo)括(kuò)柔性軸進行目視檢查,檢查活門有無變形損傷(shāng),封嚴是否有損傷,如有需參考手冊(cè)進行(háng)更(gèng)換;檢查柔性軸有無斷絲、損傷和鼓包,安裝端是否有磨損,如有則更換柔性軸,並對安(ān)裝件進行尺寸檢查和彎曲測試。
  對於已經執行過(guò)CFMSB75-0056則還需潤滑VBV止動機構(gòu)(如圖3),在取堵蓋的時應小心的拿走廢棄保(bǎo)險絲防止外來物損(sǔn)傷部件,取下(xià)並放好堵(dǔ)蓋(gài)。注油前先計算出每次油槍(qiāng)每一個行程擠出油脂的重量(通(tōng)過計算(suàn)大概一個行程擠出的油脂重量為1g)作為一個參考,注油時把注油槍接(jiē)到止動機構(gòu)傳動螺帽(mào)的注油嘴上,加注約0.5g的潤(rùn)滑脂,轉動(dòng)螺帽接近外側軸承,往(wǎng)注油孔注入0.5g的油脂,使腔(qiāng)體(tǐ)下部的軸承得到潤滑,轉動螺帽直到(dào)和外側止動螺(luó)帽/軸承咬合,通過注油孔注入1.0g潤滑脂,潤滑(huá)到絲杆和防轉銷的頂部,Z後往絲杆下部的腔體注入4.0g的潤滑脂,潤滑到止動機構底部的腔體。注油結束後安裝好堵蓋,按要求打力矩保險。

圖3 VBV止動機構

  4、VBV柔性軸更換
  VBV係統一共有(yǒu)12根柔性軸,其中一根是主軸由燃油齒(chǐ)輪馬達驅動從而帶動11根從動軸(zhóu)(也稱(chēng)為內聯柔性軸)轉動,一起作動12個VBV放氣活門移動。(如圖(tú)4)11根從動柔性軸組件是一個未防護功率核(hé)心(xīn),六角形接頭在一端部和一個8點接頭在另一端,1根主撓性軸(zhóu)一端是六(liù)角形接頭另一端是花鍵槽端部接頭。VBV活門之間通過這(zhè)些柔性軸連接一起作動,通過(guò)連續的機械柔性傳動軸安排,VBV活門保(bǎo)持完全同(tóng)步化遍(biàn)及他們完全衝程。如果柔(róu)性(xìng)軸VBV柔(róu)性軸功能性衰(shuāi)退(如(rú)扭斷)會導致其他(tā)係統的損壞。出現警告導致中斷起飛,返(fǎn)航,延誤及航班取消。因此一般在飛機達(dá)到12,000FH間隔需要跟換VBV柔性軸為新件。

圖4 VBV柔性軸(zhóu)


  更換(huàn)11根從動軸需要注意的要(yào)點:(1)拆裝前都要使用專用扳手(856A2501G01)將12個(gè)VBV活門(mén)搖到完全關(guān)閉位;(2)在拆的(de)時候順(shùn)時針推揉性(xìng)軸(zhóu),壓縮彈簧,鬆開相反的一端,安裝時(shí)通過風扇框架支(zhī)柱將柔(róu)性軸的六角形端(彈簧端)安裝到適用的作動機構中,壓縮彈簧,將柔性軸的(de)另一端安裝到相鄰的作動(dòng)機構中;(3)Z好(hǎo)是取一根裝一根,這樣就不需要去(qù)調整角度,新舊構(gòu)型柔性(xìng)軸不能混裝,新型的軸套內(nèi)徑(jìng)由於新型柔性軸的六邊形端(duān)頭直徑增大(dà)而相應變大(與舊構型(xíng)相比);(4)檢(jiǎn)查安裝後人工開關幾次活門,保證沒有卡阻(zǔ)。
  更換主柔(róu)性軸需要注(zhù)意的的要點:(1)拆裝前都(dōu)要使用專用扳手(856A2501G01)將12個VBV活門搖(yáo)到完全關閉位;(2)依據AMM task 75-31-50-000-002拆下VBV主作(zuò)動器,其中VBV係統主次(cì)活(huó)門在拆(chāi)裝過程中一定要注意不(bú)要掉東西到內涵道,否則會直(zhí)接到高壓壓氣機裏造成壓(yā)氣機打壞.安裝完(wán)後要把(bǎ)活門重新調到活(huó)門關(guān)位-Reference close;(3)通過燃油齒輪(lún)馬達和止動機構(gòu)拔出主柔性軸,安裝VBV主柔性軸時,將主柔性(xìng)軸的帶有彈簧(huáng)的那一端(duān)通過止動機構插入到燃油齒輪馬達(dá),並檢查並(bìng)確認主柔性軸上的彈簧在位,確保主柔性軸與燃油齒輪馬達完全齧合(hé);(4)在拆裝時注意不要損壞止動(dòng)機構前端(duān)的保護套(未(wèi)執行SB75-0010),隻有裝有外(wài)部密封軸承的止動機構(已執行SB75-0010)才沒有保護套;(5)不要將(jiāng)舊構型(未執行CFMSB72-0119)和新構型(已執行CFMSB72-0119)的柔性軸及軸套混裝。新型的軸套內徑由於新型柔性軸的六邊(biān)形端頭直徑增大而(ér)相應(yīng)變大(與舊構型相比);(6)根據AMM TASK 75-31-50-400-002安裝(zhuāng)VBV主作動器完(wán)成後(hòu)人工操作檢查VBV門係統(tǒng)開關幾次,保證沒有卡阻。
  VBV主撓性軸和VBV互連撓性軸的目視檢查:(1)檢查柔(róu)性軸是否有損壞(如(rú)圖5),如(rú)鼓包(鼓包(bāo)Z大波幅大於(yú)0.020英寸)、斷絲、變(biàn)窄,內部損傷等,都(dōu)需要(yào)更換;(2)對主、內連接的撓性軸六角端(duān)進行尺寸(cùn)檢查(如(rú)圖(tú)6),檢查磨損情(qíng)況如下:①測量(liàng)A尺寸(平(píng)端)。尺寸A必須是0.350英寸。(8.89毫米)Z小。如果尺寸A小於(yú)這個Z小值,則更換柔性軸;②測量尺寸B(橫過六角形角)未執行SBCFM56-5B72-0119尺寸BZ小必須為0.370英寸(cùn)(9.40毫米)。已執行SBCFM56-5B72-0119尺寸BZ小必須是0.385(9.78毫米)。如果(guǒ)尺寸B小於這個Z小值,則更(gèng)換軸;(3)對(duì)主、連接間的柔性軸進行尺寸檢查(如圖(tú)6)如下(xià):①測量主柔性軸的尺(chǐ)寸,尺寸C必須(xū)在5.8英寸(147.32毫米)-5.83英(yīng)寸(148.08毫(háo)米)之間,如果尺寸C超出限製則替換主柔性軸;②測(cè)量互連撓性軸的尺寸,尺寸D必須在6.805英寸(172.85毫米)-6.845英寸(173.86毫米)之間;如果尺寸D超(chāo)出(chū)範圍(wéi)則替換互連柔性軸。

圖5 柔性軸的損傷及檢查

圖(tú)6 柔性軸尺寸檢查

  5、VBV常見故障及處理措施
  (1)故障描述:VBV活門的柔性軸絞斷,排氣溫度(EGT)超(chāo)溫,發動機喘振。
  處理措施:發動機(jī)做內窺鏡檢查(chá)未見異常,於是更換VBV活門以及(jí)柔性軸,故障排除。
  故障分析總結(jié):當柔性軸安裝不到位,安裝不正確,更換柔性軸低活門未在全(quán)關(guān)閉位或是安裝完沒有調節所有VBV活門在基準關閉位,都會導致VBV活門的柔性軸發生卡阻,造成柔性軸絞斷,使VBV活門不能正常關閉或打開(kāi)。在發動機(jī)大推力時,壓縮空(kōng)氣從VBV活門溢到外涵道,這時核心機運轉得不到充分的壓縮空氣,從而影響(xiǎng)核心機正常工作以及由HPC提(tí)供冷卻氣源的高壓渦輪主動間隙控製(HPTACC)係統的工作,Z終導致EGT超溫;在減推力時,多餘的壓縮氣流不能全部排出核心機,阻礙了LPC內的(de)空氣流動,導致LPC與HPC間的不匹配,造成發動機喘振。在維修檢查中應(yīng)加強對VBV係統的檢(jiǎn)查,檢查調節所有VBV活門在基準關閉位,檢(jiǎn)查VBV機械止動裝置在關位,目視檢查VBV活門(mén),活門封嚴及柔性軸無損壞,檢查柔(róu)性軟軸六方形端無磨損,並用專用(yòng)工具從兩個方向人工轉動VBV,確信VBV工作流暢、自如、無(wú)卡(kǎ)阻現象。
  (2)故障(zhàng)描述(shù):燃油驅(qū)動馬達漏燃油和本體故障。
  處理措施:
  ①對於本體損壞,我們隻能(néng)更換此液壓齒輪(lún)馬達,試車檢查正常;
  ②燃油滲漏故障主要是因氣溫的變化、部件磨損(sǔn)和使用維(wéi)護(hù)不當造成的,對於漏油,經常發生在冬季航前啟動發動機時。冬季航前漏油主要是發動機停車時,VBV活(huó)門是關閉的,啟(qǐ)動時VBV活門需快速打開(kāi),可能產生高熱,導致封圈變形(xíng)從(cóng)而漏油,等發動機運轉5分鍾後漏油即可減少或消失。另外VBV活門位置(zhì)與發(fā)動機轉速有關,導致馬達經常作動使封圈易磨損產生漏油。齒輪(lún)馬達過度磨損的主要原因(如圖7)是(shì)急促的小(xiǎo)排量震動(顫震)阻止了大排量運動所需要(yào)的液壓動力模支撐及冷卻作用的(de)產生所導致。

圖7 VBV齒輪馬達磨(mó)損部分

  故障分析總結:對於確定的(de)VBV馬達漏油我們(men)可以按AMM手冊處理,靜態下小於60滴/分不需要做維護工作(zuò),超過60滴/分需要做Z小慢車滲漏檢查(chá)。在慢車5分鍾後,漏油小於60滴(dī)/分不需要處理,60-90滴/分Z多可以飛(fēi)行25個循環,超過90滴/分則需要(yào)更換液壓(yā)齒輪馬達。
  (3)故障描述:VBV止動機構卡阻,活門不能(néng)正常作動。
  處(chù)理措施(shī):更換止(zhǐ)動機構,故障(zhàng)排除。
  故障分析總結:止動機構(如圖8)卡阻的Z大故障源是內部的隨動螺母,其次為(wéi)保護(hù)罩損壞或漏裝間接導致的卡阻。由於VBV係統靈(líng)敏度高,作動(dòng)次數多導致隨動螺(luó)母加速磨損產生變形(xíng),造成止動裝(zhuāng)置卡死(sǐ),從而導致活門卡阻。在安裝(zhuāng)止(zhǐ)動機構時,膠皮保護罩損壞或漏裝,水或者雜質可能進入止動(dòng)機構。雜質加速(sù)隨動螺母磨損變形。而飛(fēi)機在(zài)空中時,溫度較(jiào)低,水可能結冰,導致隨動螺母卡阻,這些都可能造成止動(dòng)機構損壞或主柔(róu)性(xìng)軸被剪切斷。在安裝VBV係統的止動機構時,如果沒有人工轉動到全關位置(zhì)或者連接主軟軸時鬆動了止動機構的隨動螺母的位置,導致活門與止動機構的位置不一(yī)致,當活門到達極(jí)限位置時,液壓齒輪馬達還(hái)能繼續轉動,此時作用在活門和柔性軟軸(zhóu)上的力矩過大,造成(chéng)柔性軸六方形端頭磨圓打滑(huá)、斷裂或者直接脫開連接,也可能造成活門和機匣的磨損。因此在更換VBV係統的止動機構以及連接主軟(ruǎn)軸時一定(dìng)要使止動機構在全關位(wèi),並確認保護罩有安裝(zhuāng)在位。

圖(tú)8 VBV止動機構

  參考(kǎo)資(zī)料:
  [1]A318/A319/A320/A321 AIRCRAFT MAINTENANCE MANUAL.revision number28,2018(6)
  [2] 敖良忠. CFM56-5B發動機VBV係統故障分析[J]. 中國民航飛行學院學報,2005(8)
  [3] 潘明旭. A320係列飛機發動機引氣係統原理及故障(zhàng)分析[J]. 中國民航飛行學院學報,2013(3)
  [4] 文(wén)永生. 淺析CFM56 5B發動機空氣係統及航線常(cháng)見係統故障分析[J]. 江蘇航空,2013(1)
  [5] 敖良忠. CFM56-5B發動機冬季運行燃油滲漏故障分析(xī)[J]. 航空維修與工程,2011(4)
  [6] 鄭鵬飛. CFM56-5B發(fā)動(dòng)機VBV故障引起的EGT超溫[J]. 江蘇航空,2002(3)

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